Sonochemické srážení nerozpustných sloučenin uranu a lanthanoidů

Bc. Jana Žůrková

Master's thesis

Sonochemical precipitation of insoluble compounds of uranium and lanthanides

Abstract:

Tato práce se zabývá sonochemickou přípravou oxidů a fosforečnanů uranu, lanthanoidů a yttria. Hlavním cílem bylo připravit pevné nerozpustné sraženiny oxidů a fosforečnanů výše zmíněných prvků. Snahou bylo připravit takové látky, které by bylo možné použít jako matrice pro bezpečné uložení radioaktivních izotopů uranu a lanthanoidů z extrakčních roztoků vyhořelého jaderného paliva. Takové matrice by měly být jednoduše připravitelné, odolné ke korozi a radiačnímu poškození. Jako výchozí prekurzory byly použity octany a dusičnany uranylu, tris(acetylacetonátové) komplexy lanthanu a yttria a dusičnan lanthanitý. Jako rozpouštědla a zároveň zdroje fosfátových skupin jsme zvolili trimethyl-, triethyl- a tributylfosfát. Pro přípravu oxidů jsme používali jako rozpouštědlo tetraglym. Sonochemickými reakcemi se podařilo připravit oxid uraničito-uranový U3O8, difosforečnan uraničitý UP2O7, oxid lanthanitý La2O3, fosforečnan lanthanitý LaPO4, oxid yttritý Y2O3 a tris(fosforečnan)yttritý Y(PO3)3. Účinnost vysrážení připravených produktů se pohybuje od 15 do 30 %. U přípravy oxidu lanthanitého s obsahem vody je účinnost 80 %. Připravené práškové produkty byly charakterizovány a analyzovány pomocí dostupných fyzikálně-chemických metod.

Abstract:

This study deals with sonochemical preparation of oxides and phosphates of uranium, lanthanides and yttrium. The main goal was to prepare solid insoluble precipitates of oxides and phosphates of elements mentioned above. Our effort was to prepare such materials which could be used as safe storage matrices for radioactive isotopes of uranium and lanthanides from extracts of spent nuclear fuel. Matrices should be easily obtainable, resistent to corrosion and radiaction damage. Uranyl acetate and nitrate, acetylacetonate complexes of lanthanum(III) and yttrium(III) and lanthanum(III) nitrate were used as initial precursors. Trimethyl-, triethyl-, tributyl- phosphates were selected as both solvent and the source of phosphate. For the preparation of oxides tetraglyme was used. Sonochemical reaction provided triuranium octoxide U3O8, uranium(IV) pyrophosphate UP2O7, lanthanum(III) oxide La2O3, lanthanum(III) phosphate LaPO4, yttrium(III) oxide Y2O3 and yttrium(III) polyphosphate Y(PO3)3. Effeciency of precipitation range from 15 to 30 %. The preparation of lanthanum(III) oxide with added water proceeds with effeciency of 80 %. The obtained powder products were characterized with available physical and chanical methods.

Keywords

sonochemie, ultrazvuk, oxidy, fosforečnany, uran, lanthan, yttrium, jaderný odpad, sonochemistry, ultrasound, oxides, phosphates, uranium, lanthanum, radioactive waste

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 16. 5. 2013

Thesis defence

• Date of defence: 6. 6. 2013
• Supervisor: prof. RNDr. Jiří Pinkas, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / field:
Chemistry / Materiálová chemie